人造水晶的培育方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及人造水晶的培育方法。
【背景技术】
[0002]在电子设备、通信设备、光学设备等中，水晶器件被广泛使用。当制造水晶器件时，水晶是必要的，但由于从资源、成本的角度出发，难以直接使用天然的水晶，所以一般使用将天然的水晶作为种子而培育出的人造水晶。
[0003]在人造水晶的培育中，以提高生产率等为目的，需要大型的人造水晶。例如，在专利文献I公开了一种通过将多个水晶基板直接接合来形成水晶种子，并使用该水晶种子来得到大的人造水晶的方法。
[0004]专利文献I:日本特开2002 — 47098号公报
[0005]然而，在专利文献I所公开的技术中，由于例如通过硅氧烷键将多个水晶基板直接接合来形成水晶种子，所以难以使多个水晶基板的轴一致，易于发生轴错移。
【发明内容】
[0006]本发明正是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于，提供一种难以发生轴错移的大型的人造水晶的培育方法。
[0007]本发明的一个方式所涉及的人造水晶的培育方法包括:施加使大致长方体形状的至少两张水晶基板结晶轴方向一致地在X轴方向抵接的压力;在被施加了压力的状态下，在至少两张水晶基板培育人造水晶。
[0008]根据本发明，由于水晶基板在人造水晶的培育中结合，所以能够提供一种难以产生轴错移的大型的人造水晶的培育方法。
【附图说明】
[0009]图1是表示本实施方式中的水晶基板的外观的图。
[00?0]图2A是表不使两张水晶基板抵接的情况的一个例子的图。
[0011]图2B是表示两张水晶基板在X轴方向的抵接面中抵接配置的状态的一个例子的图。
[0012]图2C是利用夹具将两张水晶基板固定的状态的一个例子的图。
[0013]图3是表示使用水晶基板并通过水热合成法来培育人造水晶的情况的一个例子的图。
[0014]图4是表示以水晶基板作为种子而培育成的人造水晶的一个例子的图。
[0015]图5是表示水晶基板的轴向从长方体的轴向偏移了的状态的一个例子的图。
[0016]图6是表示三张水晶基板在X轴方向的抵接面中抵接配置的状态的一个例子的图。
[0017]图7是表示将两张水晶基板沿水平方向排列配置的状态的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0018]以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是表示本实施方式中的水晶基板的外观的图。水晶基板100是在培育人造水晶时被作为种子而使用的基板，呈现具有XYZ轴的大致长方体的形状。在图1所示的例子中，水晶基板100的XYZ轴成为与长方体的轴(X’Y’Z’轴)一致的状态。
[0019]参照图2Α?图2C，对培育人造水晶时的水晶基板100的配置的一个例子进行说明。图2Α表示使两张水晶基板100(100a、100b)抵接的情况的一个例子。如图2Α所示，两张水晶基板10a、10b在结晶轴(XYZ轴)的方向一致的状态下，水晶基板10a的一X方向的面200a与水晶基板10b的+X方向的面200b抵接。其中，在图2A中，重力是一X方向。
[0020]图2B表示了两张水晶基板100在X轴方向的抵接面200(200a、200b)被抵接配置的状态的一个例子。由于两张水晶基板100在垂直方向(重力方向)堆叠配置，所以抵接面200被施加因在垂直方向的上方配置的水晶基板10a的自重引起的压力。通过该压力，两张水晶基板100成为在抵接面200密接的状态。
[0021]图2C表不利用夹具将两张水晶基板100固定了的状态的一个例子。如图2C所不，夹具包括3个部件210、220和230。
[0022]部件210从两侧(一Y方向以及+Y方向)支承两张水晶基板100。水晶基板100的一Y方向以及+Y方向的端部被嵌合于部件210所具有的槽。
[0023]部件220为了支承水晶基板100而被设置成嵌合于部件210的槽的水晶基板100不因重力而沿一 X方向落下。
[0024]部件230对水晶基板10a的+X方向的面240(水晶基板100的X轴方向上的最外侧的面)施加压力。即，部件230对两张水晶基板100的与抵接面200平行的面240施加压力。由此，抵接面200被施加压力，可提高两张水晶基板100的密接度。其中，部件230在X轴方向具有弹性。具体而言，部件230具有沿一X方向延伸的性质。这样，由于部件230具有弹性，所以例如即使当抵接面200因热蚀刻而熔融了几微米左右时，通过部件230沿一 X方向延伸，也能够维持对抵接面200的压力施加。
[0025]图3是表示使用水晶基板100并通过水热合成法来培育人造水晶的情况的一个例子的图。高压釜(autoclave)(金属筒炉)300被具有能够测量内部的压力的压力计310的金属盖320密封。高压釜300的内部被挡板(对流控制板)330上下分隔。在挡板330的上方容纳有多个如图2C所示那样配置的I组水晶基板100(100a、100b)。另外，在挡板330的下方容纳有水晶碎片(Iasca)(碎水晶)340。而且，在高压爸300的内部注入有用于培育人造水晶的培育溶液(例如氢氧化钠(NaOH)溶液)350。在高压釜300的外部设置有用于加热高压釜300的加热器360。
[0026]利用加热器360，例如高压釜300的上方被控制在大约300?350°C的温度，高压釜300的下方被控制在大约360?400°C的温度。
[0027]通过加热器360的加热对水晶基板100实施热蚀刻。即，水晶基板100的表面被熔融几微米左右，水晶基板100的加工变形层被除去。其中，由于I组水晶基板100被堆叠在垂直方向，所以即使抵接面200通过热蚀刻而熔融，通过因在垂直方向的上方配置的水晶基板10a的自重所产生的压力也能够维持I组水晶基板100密接的状态。由此，能够抑制I组水晶基板100发生轴错移的情况。另外，由于I组水晶基板100被在X轴方向具有弹性的部件230施加压力，所以I组水晶基板100的抵接面200被施加的压力变大。因此，能够进一步提高I组水晶基板100中的轴错移的抑制效果。
[0028]水晶碎片340通过加热器360的加热而溶解于培育溶液350中。水晶碎片340溶解而S12分子成为饱和状态后的培育溶液350利用高压釜300内的上下的温度差在高压釜300内对流。通过该对流，培育溶液350到达水晶基板100的周围。由于水晶基板100的周围比高压釜300的下方的温度低，所以培育溶液350中的S i02分子成为过饱和状态，在水晶基板100的表面析出。由此，将水晶基板100作为种子，培育出人造水晶。
[0029]图4是表示将图2A?图2C所示的水晶基板100作为种子而培育出的人造水晶的一个例子。如图4所示，I组水晶基板100在抵接面200被接合，并且人造水晶400沿X轴方向生长。在X轴方向，+X方向的生长比一X方向的生长大。另外，虽然在图4中未示出，但水晶基板100在Z轴向也生长。此外，水晶基板100在Y轴向几乎不生长。
[0030]这样，通过本实施方式中的人造水晶的培育方法，能够得到在X轴方向大的人造水晶400。而且，当培育人造水晶400时，I组水晶基板100的X轴方向上的抵接面200被施加因垂直方向的上方的水晶基板10a的自重所产生的压力。由此，由于在人造水晶400的培育中水晶基板100被结合，所以能够抑制人造水晶400的轴错移。另外，由于通过在X轴方向具有弹性的部件230对最外侧的X轴方向的面施加压力，所以能够进一步提高轴错移的抑制效果。[0031 ]此外，将从通过本实施方式中的人造水晶的培育方法而培育出的人造水晶400切出的水晶基板作为种子，能够得到更大型的人造水晶。例如，通过使用2组如本实施方式所示那样利用两张水晶基板100培育出的人造水晶400，能够得到合计4张水晶基板100被结合而成的大型的人造水晶。
[0032]此外，本实施方式是为了容易理解本发明的，并不用于限定本发明。本发明在不脱离其主旨的情况下能够进行变更/改良，并且在本发明也包括其等价物。
[0033]例如，在本实施方式中，在水晶基板100的XYZ轴与长方体的轴(X’ Y ’ Z ’轴)一致的状态下(图1)，使I组水晶基板100抵接配置(图2B)，但如果能够使I组水晶基板100在X轴方向抵接，则水晶基板1 O的轴向和长方体的轴向的关系并不限定于此。例如，也可以如图5所示，在水晶基板100的Y轴以及Z轴从长方体的Y’轴以及Z’轴错移几度的状态下，使I组水晶基板100的XYZ轴向一致地在X轴方向抵接。
[0034]另外，例如在本实施方式中，示出了两张水晶基板100a、10b作为I组水晶基板100，但被接合的水晶基板的块数并不限定于两张。例如，也可以如图6所示，使三张水晶基板100c、100d、10e结晶轴方向一致地在X轴方向抵接配置，并将此作为种子来培育人造水晶。并且，也可以使用三张以上的水晶基板。
[0035]另外，例如在本实施方式中，将I组水晶基板100沿垂直方向堆叠，但水晶基板的配置并不限定于此。例如，也可以如图7所示，将两张水晶基板10f、100g在水平方向排列配置。即使在该情况下，I组水晶基板100也使结晶轴方向对准地在X轴方向抵接配置，并以抵接面200密接的方式被施加压力。其中，对抵接面200的压力的施加例如能够使用在X轴方向具有弹性的夹具等进行。
[0036]附图标记说明
[0037]100-水晶基板;200-抵接面;210?230-夹具；300-高压釜;310-压力计；320-金属。雎辏 ^-09ε ^ 擦癍舾班 loLOco^ 戈诰<?|0其 ^^lslococo^ _K寸 A O- f/LLxl V 88181992 Zo
【主权项】
1.一种人造水晶的培育方法，包括: 施加使大致长方体形状的至少两张水晶基板结晶轴方向一致地在X轴方向抵接的压力， 在被施加了所述压力的状态下，使所述至少两张水晶基板培育人造水晶。2.根据权利要求1所述的人造水晶的培育方法，其中， 所述至少两张水晶基板包括三张以上的水晶基板。3.根据权利要求1或2所述的人造水晶的培育方法，其中， 施加所述压力包括将所述至少两张水晶基板沿垂直方向堆叠配置，并利用所述至少两张水晶基板中的、被配置于垂直方向的上方的水晶基板的自重来施加使所述至少两张水晶基板抵接的压力。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的人造水晶的培育方法，其中， 施加所述压力包括对所述至少两张水晶基板中的最外侧的X轴方向的面施加压力。5.根据权利要求4所述的人造水晶的培育方法，其中， 施加所述压力包括使用在X轴方向具有弹性的夹具对所述最外侧的X轴方向的面施加压力。
【专利摘要】本发明提供一种难以产生轴错移的大型的人造水晶的培育方法。人造水晶的培育方法包括：施加使大致长方体形状的至少两张水晶基板结晶轴方向一致地在X轴方向抵接的压力；在被施加了压力的状态下，使至少两张水晶基板培育人造水晶。
【IPC分类】C30B29/18
【公开号】CN105518188
【申请号】CN201480045121
【发明人】西本正俊, 白井雄, 山口清雄, 设乐卓巳
【申请人】株式会社村田制作所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年6月26日
【公告号】US20160160389, WO2015029569A1